JP2009133553A - 廃棄物焼却システム及び廃棄物焼却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を排出することがなく、資源の再利用を容易に行う。
【解決手段】本発明は、廃棄物が投入される焼却炉１１内に磁場を発生させると共に焼却炉１１内を加熱する加熱手段１８，２５と、焼却炉１１内が第１の所定温度に加熱されて発生した第１の気体を冷却し、水分を回収する第１回収手段３０Ａと、焼却炉１１内が第２の所定温度に加熱されて発生した第２の気体を冷却し、高揮発性の化石燃料成分を回収する第２回収手段３０Ｂと、焼却炉１１内が第３の所定温度に加熱されて発生した第３の気体を冷却し、低揮発性の化石燃料成分を回収する第３回収手段３０Ｃとを備え、低揮発性の化石燃料成分の回収後、焼却炉１１内の温度を第４の所定温度に加熱すると共に焼却炉１１内に外気を導入し、廃棄物を燃焼させるように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、二酸化炭素やダイオキシン等の排出を抑制しつつ、廃棄物を焼却処理することのできる廃棄物焼却システム及び廃棄物焼却方法に関するものである。

一般廃棄物や産業廃棄物等の廃棄物は、一般に、焼却処理を行って最終処分されている。

従来、この焼却処理は、ストーカ式焼却炉等によって行われており、ストーカ式焼却炉では、ホッパより投入された廃棄物が乾燥ゾーンより順次載置搬送され、搬送過程でストーカ下部より導入した１次燃焼空気により加熱ガス化され、ガス化されたガスはストーカ上部の燃焼室で燃焼されるようになっている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６６７０４号公報

しかしながら、上記した従来の技術では、燃焼によって生成される二酸化炭化やダイオキシン等の有害物質により環境破壊を招くといった問題があった。

また、資源を再利用するためには、廃棄物の種別毎に回収する必要があり、分別作業や回収作業に手間及びコストが掛かると共に、資源の再利用の促進が図り難いといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、二酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を排出することがなく、資源の再利用を容易に行うことのできる廃棄物焼却システム及び廃棄物焼却方法を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明の廃棄物焼却システムは、廃棄物が投入される焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を加熱する加熱手段と、該加熱手段により前記焼却炉内が第１の所定温度に加熱され、前記廃棄物中の水分が気化されて発生した第１の気体を冷却し、該第１の気体中の水分を回収する第１回収手段と、前記加熱手段により前記焼却炉内が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度に加熱され、前記廃棄物中の高揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第２の気体を冷却し、該第２の気体中の高揮発性の化石燃料成分を回収する第２回収手段と、前記加熱手段により前記焼却炉内が前記第２の所定温度より高い第３の所定温度に加熱され、前記廃棄物中の低揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第３の気体を冷却し、該第３の気体中の低揮発性の化石燃料成分を回収する第３回収手段とを備え、該第３回収手段による前記低揮発性の化石燃料成分の回収後、前記加熱手段により前記焼却炉内の温度を前記第３の所定温度より高い第４の所定温度に加熱すると共に前記焼却炉内に外気を導入し、該燃焼炉内の廃棄物を燃焼させるように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の廃棄物焼却システムは、前記焼却炉内からの排気を殺菌する殺菌手段をさらに備えていてもよい。

さらに、本発明の廃棄物焼却方法は、廃棄物が投入される焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を第１の所定温度に加熱する第１温度加熱工程と、該第１温度加熱工程により前記廃棄物中の水分が気化されて発生した第１の気体を冷却し、該第１の気体中の水分を回収する第１回収工程と、前記焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を第１の所定温度より高い第２の所定温度に加熱する第２温度加熱工程と、該第２温度加熱工程により前記廃棄物中の高揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第２の気体を冷却し、該第２の気体中の高揮発性の化石燃料成分を回収する第２回収工程と、前記焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を第２の所定温度より高い第３の所定温度に加熱する第３温度加熱工程と、該第３温度加熱工程により前記廃棄物中の低揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第３の気体を冷却し、該第３の気体中の低揮発性の化石燃料成分を回収する第３回収工程と、該第３回収工程における前記低揮発性の化石燃料成分の回収後、前記燃焼炉内の温度を前記第３の所定温度より高い第４の所定温度に加熱すると共に前記焼却炉内に外気を導入し、該燃焼炉内の廃棄物を燃焼させる燃焼工程とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、二酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を排出することがなく、資源の再利用を容易に行うことのできる廃棄物焼却システム及び廃棄物焼却方法を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る廃棄物焼却システムを示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る廃棄物焼却システム１０は、廃棄物を加熱し燃焼させる焼却炉１１と、前記廃棄物の加熱時に気化して発生した気体中から所定の成分を回収する回収設備１２と、焼却炉１１から排出される気体を殺菌する殺菌設備１３とを備えて構成されている。

焼却炉１１は、縦長箱形状の焼却炉本体１４と、焼却炉本体１４の上下とを連通するように形成された温風循環路１５とを備えている。焼却炉１１の頂部には、廃棄物の投入口１６が開閉可能且つ耐温度性のゴム等でシーリングされて密閉可能に設けられていると共に、投入口１６の近接位置に膨張タンク１７が取り付けられている。また、焼却炉本体１４の周壁内面側には加熱手段としての発熱体１８が取り付けられており、焼却炉１１内を所定温度（例えば、常温〜７５０度）に加熱可能となっている。この発熱体１８は、例えばゲルマヒーター等、ヒーターと強力な磁石（コイル磁石でもよい）を組み合わせ、焼却炉１１を短時間に高温に加熱可能な磁場発生機能付きの発熱体である。さらに、焼却炉本体１４の底部には廃棄物の排出口１９が、開閉可能且つ耐温度性のゴム等でシーリングされて密閉可能に設けられている。

温風循環路１５は、焼却炉本体１４の上部に接続された吸込ダクト２０と、吸込ダクト２０の下流側に接続された磁場振動発生装置２１と、磁場振動発生装置２１の下流側に接続された吐出ダクト２２と、吐出ダクト２２の端部に設けられた複数の吐出口２３とを備えて構成されている。磁場振動発生装置２１は、循環ファン２４と、循環ファン２４の下流側に設けられた磁場発生機能付き発熱体２５と、紫外線殺菌灯２６とを備えている。複数の吐出口２３は焼却炉本体１４の下部周壁内面に沿って周方向に所定間隔で配置されており、各吐出口２３からは下方に向かって所定角度で焼却炉本体１４内部に温風を吐出可能となっている。また、吐出ダクト２２の途中には切替えダンパ２７を介して外気導入ダクト２８が分岐接続されている。

回収設備１２は、焼却炉本体１４内において第１の所定温度（例えば、１００度）に加熱されて前記廃棄物中の水分が気化されて発生した第１の気体を冷却し、該第１の気体中の水分を回収する第１回収設備３０Ａと、焼却炉１４内において前記第１の所定温度より高い第２の所定温度（例えば、１８０度）に加熱されて前記廃棄物中の高揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第２の気体を冷却し、該第２の気体中の高揮発性の化石燃料成分を回収する第２回収設備３０Ｂと、焼却炉１４内において前記第２の所定温度より高い第３の所定温度（例えば、２５０度）に加熱されて前記廃棄物中の低揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第３の気体を冷却し、該第３の気体中の低揮発性の化石燃料成分を回収する第３回収設備３０Ｃとを備えて構成されている。

第１〜第３回収設備３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ、第１〜第３回収タンク３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、各回収タンク３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ内の液面レベルを制御するための第１〜第３フロートスイッチ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃとを備えている。

第１〜第３回収設備３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと焼却炉１１との間は、焼却炉本体１４の上部から温風循環路１５の吸込ダクト２０に至る循環ダクト３４により接続されている。

循環ダクト３４には、上流側から順次、循環ファン３６、第１四方弁３７Ａを介して第１回収タンク３１Ａ内に至る第１往きダクト３８Ａ及び第１四方弁３７Ａからドレンバルブ３９Ａを介して第１回収タンク３１Ａの外部に開放される第１ドレン管４０Ａ、第２四方弁３７Ｂを介して第２回収タンク３１Ｂ内に至る第２往きダクト３８Ｂ及び第２四方弁３７Ｂからドレンバルブ３９Ｂを介して第２回収タンク３１Ｂの外部に開放される第２ドレン管４０Ｂ、第３四方弁３７Ｃを介して第３回収タンク３１Ｃ内に至る第３往きダクト３８Ｃ及び第３四方弁３７Ｃからドレンバルブ３９Ｃを介して第３回収タンク３１Ｃの外部に開放される第３ドレン管４０Ｃ、及び第１〜第３回収タンク３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃからの第１〜第３還りダクト４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃがそれぞれ接続される還りダクト４２が分岐接続されている。

また、回収設備１２には冷却設備３３が設けられており、この冷却設備３３は、第３回収設備３０Ｃ側から第１回収設備３０Ａ側に向って冷水が流通し、第１〜第３回収タンク３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの上部、第１〜第３往きダクト３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ及び第１〜第３還りダクト４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを冷却可能なように構成されている。

殺菌設備１３は、焼却炉本体１４の上方に配設されており、磁場発生機能付き発熱体４３と、紫外線殺菌灯４４とを備えて構成されている。殺菌設備１３と焼却炉本体１４との間は排気管４５により接続されており、排気管４５の焼却炉本体１４側は二股に分岐され、一方の分岐管４６には排気バルブ４７が取り付けられ、他方の分岐管４８には安全バルブ４９が取り付けられている。また、殺菌設備１３の上部には排気筒５０が接続されている。

次に、本発明の実施の形態に係る廃棄物焼却システム１０の作用について説明する。

焼却炉１１では、先ず、発熱体１８，２５によって、焼却炉本体１４内が１００度に加熱されると共に磁場振動が発生される。そして、この発熱体１８，２５により高温化された温風は複数の吐出口２３から所定の角度をつけて焼却炉本体１４の底部に吐出され、これにより、焼却炉本体１４の内部では渦巻きが発生し、焼却炉本体１４内は均一な温度状態に保持される。

この結果、投入口１６から焼却炉本体１４の内部に投入された廃棄物中に含まれる水分は十分に気化される。そうすると、循環ファン３６が作動されると共に第１四方弁３７Ａの第１往きダクト３８Ａ側が開放され、水分の気化により発生した第１の気体は循環ダクト３４から第１往きダクト３８Ａに流入する。この第１の気体は、第１往きダクト３８Ａ内を通過している間、冷却設備３３により冷却され、第１の気体中に含まれる水分は液化し、第１回収タンク３１Ａに回収される。そして、第１の気体は、第１還りダクト４１Ａを通過し、この間も冷却設備３３により冷却されて第１の気体中に含まれる水分を十分に液化させた後、還りダクト４２及び循環ダクト３４を通過し、吸込ダクト２０に合流する。

以降、循環ファン３６の近傍に設置した内容物センサー（図示省略）が、第１の気体中の水分を完全に検出しなくなるまで、第１の気体は循環し、水分の回収終了後に第１四方弁３７Ａの第１往きダクト３８Ａ側が閉塞される。

次に、発熱体１８，２５によって、焼却炉本体１４内は１８０度前後まで加熱される。そして、廃棄物中に含まれる高揮発性の化石燃料成分が十分に気化されると、第２四方弁３７Ｂの第２往きダクト３８Ｂ側が開放され、高揮発性の化石燃料成分の気化により発生した第２の気体は循環ダクト３４から第２往きダクト３８Ｂに流入する。この第２の気体は、第２往きダクト３８Ｂ内を通過している間、冷却設備３３により冷却され、第２の気体中に含まれる高揮発性の化石燃料成分は液化し、第２回収タンク３１Ｂに回収される。そして、第２の気体は、第２還りダクト４１Ｂを通過し、この間も冷却設備３３により冷却されて第２の気体中に含まれる高揮発性の化石燃料成分を十分に液化させた後、還りダクト４２及び循環ダクト３４を通過し、吸込ダクト２０に合流する。

以降、循環ファン３６の近傍に設置した内容物センサー（図示省略）が、第２の気体中の高揮発性の化石燃料成分を完全に検出しなくなるまで、第２の気体は循環し、高揮発性の化石燃料成分の回収終了後に第２四方弁３７Ｂの第２往きダクト３８Ｂ側が閉塞される。

次に、発熱体１８，２５によって、焼却炉本体１４内は２５０度前後まで加熱される。そして、廃棄物中に含まれる低揮発性の化石燃料成分が十分に気化されると、第３四方弁３７Ｃの第３往きダクト３８Ｃ側が開放され、低揮発性の化石燃料成分の気化により発生した第３の気体は循環ダクト３４から第３往きダクト３８Ｃに流入する。この第３の気体は、第３往きダクト３８Ｃ内を通過している間、冷却設備３３により冷却され、第３の気体中に含まれる低揮発性の化石燃料成分は液化し、第３回収タンク３１Ｃに回収される。そして、第３の気体は、第３還りダクト４１Ｃを通過し、この間も冷却設備３３により冷却されて第３の気体中に含まれる低揮発性の化石燃料成分を十分に液化させた後、還りダクト４２及び循環ダクト３４を通過し、吸込ダクト２０に合流する。

以降、循環ファン３６の近傍に設置した内容物センサー（図示省略）が、第３の気体中の低揮発性の化石燃料成分を完全に検出しなくなるまで、第３の気体は循環し、低揮発性の化石燃料成分の回収終了後に第３四方弁３７Ｃの第３往きダクト３８Ｃ側が閉塞される。

次に、発熱体１８，２５によって、焼却炉本体１４内は７５０度まで徐々に加熱される。そして、排気バルブ４７が開放されると共に、切替えダンパ２７を切替えて外気導入ダクト２８から焼却炉本体１４内に外気が導入される。これにより、燃焼炉本体１４内の廃棄物は発火し、燃焼を始め、その後、燃焼が終了すると、焼却炉本体１４内に不燃材のみが残留し、この残留物が排出口１９から取り出され、廃棄物の処理が完了する。

なお、上記した一連の処理のうち燃焼動作以外の各種成分分離処理中は、温度上昇によって焼却炉本体１４内部の圧力がある程度上昇するが、予め設定された範囲内の圧力変動は、膨張タンク１７よって吸収される。また、各種成分分離処理中に膨張タンク１７による吸収可能圧力以上の圧力上昇が起こった場合には、安全バルブ４９が作動し、焼却炉本体１４内の気体が排気筒５０から外部へ放出されるが、焼却炉本体１４内の圧力が安全バルブ４９の設定圧力に近づくと、殺菌設備１３の電源が自動投入され、磁場発生機能付き発熱体４３が最高温度の７５０度で動作し、不完全燃焼物質や有害物質を完全に燃焼させるため、臭気等が外部に放出されることはない。また、この時に放出される気体は殺菌設備１３の紫外線殺菌灯４４によって殺菌されるため、バクテリアや細菌等が外部に放出されることもない。

このように上記した実施の形態に係る廃棄物焼却システム１０によれば、物質の反応条件（熱・光・温度・圧力）によって変化しないとされている磁場振動を加え、熱せられた空気を焼却炉本体１４の内部の最下部に吹き込むことにより、廃棄物中の分子結合を弱くし、例えば反応のために今までに必要だった温度よりも低い温度条件下での成分分解や気化の促進及び燃焼が可能となるため、ダイオキシン等の汚染物質を排泄することがない。また、焼却炉１１に投入口１６から廃棄物を分別することなく投入しても、廃棄物を確実に燃焼させることができる。さらに、低温度である程度の圧力を付加し、石油化学商品に含まれている化石燃料成分を気化させた後に冷却することにより液化回収が可能になるため、地球規模での二酸化炭素抑制や資源再利用が可能となる。

本発明の実施の形態に係る廃棄物焼却システムを示す断面図である。

符号の説明

１０ 廃棄物焼却システム
１１ 焼却炉
１３ 殺菌設備
１８ 発熱体
２５ 発熱体
３０Ａ 第１回収設備
３０Ｂ 第２回収設備
３０Ｃ 第３回収設備
４３ 発熱体

Claims (3)

1. 廃棄物が投入される焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を加熱する加熱手段と、
   該加熱手段により前記焼却炉内が第１の所定温度に加熱され、前記廃棄物中の水分が気化されて発生した第１の気体を冷却し、該第１の気体中の水分を回収する第１回収手段と、
   前記加熱手段により前記焼却炉内が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度に加熱され、前記廃棄物中の高揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第２の気体を冷却し、該第２の気体中の高揮発性の化石燃料成分を回収する第２回収手段と、
   前記加熱手段により前記焼却炉内が前記第２の所定温度より高い第３の所定温度に加熱され、前記廃棄物中の低揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第３の気体を冷却し、該第３の気体中の低揮発性の化石燃料成分を回収する第３回収手段と、
   を備え、該第３回収手段による前記低揮発性の化石燃料成分の回収後、前記加熱手段により前記焼却炉内の温度を前記第３の所定温度より高い第４の所定温度に加熱すると共に前記焼却炉内に外気を導入し、該燃焼炉内の廃棄物を燃焼させるように構成されていることを特徴とする廃棄物焼却システム。
2. 前記焼却炉内からの排気を殺菌する殺菌手段をさらに備えている請求項１に記載の廃棄物焼却システム。
3. 廃棄物が投入される焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を第１の所定温度に加熱する第１温度加熱工程と、
   該第１温度加熱工程により前記廃棄物中の水分が気化されて発生した第１の気体を冷却し、該第１の気体中の水分を回収する第１回収工程と、
   前記焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を第１の所定温度より高い第２の所定温度に加熱する第２温度加熱工程と、
   該第２温度加熱工程により前記廃棄物中の高揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第２の気体を冷却し、該第２の気体中の高揮発性の化石燃料成分を回収する第２回収工程と、
   前記焼却炉内に磁場を発生させると共に該焼却炉内を第２の所定温度より高い第３の所定温度に加熱する第３温度加熱工程と、
   該第３温度加熱工程により前記廃棄物中の低揮発性の化石燃料成分が気化されて発生した第３の気体を冷却し、該第３の気体中の低揮発性の化石燃料成分を回収する第３回収工程と、
   該第３回収工程における前記低揮発性の化石燃料成分の回収後、前記燃焼炉内の温度を前記第３の所定温度より高い第４の所定温度に加熱すると共に前記焼却炉内に外気を導入し、該燃焼炉内の廃棄物を燃焼させる燃焼工程と、
   を備えていることを特徴とする廃棄物焼却方法。

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